Разработка и исследование высокоэнтропийных сплавов для конструкционных применений

Установлено, что эквиатомный сплав AlNbTiV в литом и гомогенизированном (1200°С, 24 ч) состоянии имеет однофазную B2-упорядоченную структуру. Упорядочение ОЦК-твердого раствора сплава, вероятно, обусловлено высоким содержанием алюминия. Плотность сплава составляет 5,59 г/см⁻³. Сплав имеет высокую прочность, включая удельную, при температурах от комнатной до 800°С. Однако пластичность сплава мала – 5% на сжатие при комнатной температуре, очевидно, из-за упорядочения ОЦК-твердого раствора. Изучено влияние добавок хрома на структуру и свойства сплавов AlCrₓNbTiV (x = 0; 0,5; 1; 1,5). Показано, что в гомогенизированном состоянии сплавы AlNbTiV и AlCr₀,₅NbTiV имеют однофазную (упорядоченную) ОЦК-структуру, а сплавы с большим содержанием хрома – AlCrNbTiV и AlCr-₁,₅NbTiV содержат соответственно 13 и 35% фазы Лавеса с гексагональной (С₁₄) решеткой. Исследование механических свойств сплавов AlCrₓNbTiV (x = 0; 0,5; 1; 1,5) показало, что при температурах от комнатной до 800°С с увеличением содержания хрома сплавы становятся прочнее, но их пластичность снижается; прочность сплавов зависит от объемной доли фазы Лавеса в соответствии с правилом смеси. Сплавы обладают высокой удельной прочностью при температурах до 800°С, превосходящей прочность никелевых суперсплавов и сплавов на основе алюминида титана. Проанализированы структурные изменения в сплавах AlCrₓNbTiV (x = 0; 0,5; 1; 1,5) при пластической деформации при температурах 800 и 1000°С. Высокотемпературная деформация приводит к формированию двух фаз во всех сплавах AlCrₓNbTiV (x = 0; 0,5; 1; 1,5): сигма-фазы типа Nb₂Al в сплавах AlNbTiV и AlCr₀,₅NbTiV и фазы Лавеса в сплавах AlCrNbTiV и AlCr₁,₅NbTiV. Экспериментальные данные о фазовом составе сплавов AlCrₓNbTiV (x = 0; 0,5; 1; 1,5) сопоставлены с равновесными фазовыми диаграммами, полученными методом термодинамического моделирования. Получено удовлетворительное качественное соответствие между предсказаниями и результатами эксперимента, но точный тип (кристаллическая структура), состав и объемная доля фаз предсказываются неточно. Проанализирована возможность предсказания формирования фазы Лавеса в высокоэнтропийных сплавах на основе тугоплавких элементов с использованием феноменологических параметров.